RU2622279C1 - Method for protecting foundations of buildings and structures against dynamic effects in soil and device for its implementation - Google Patents
Method for protecting foundations of buildings and structures against dynamic effects in soil and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622279C1 RU2622279C1 RU2016119464A RU2016119464A RU2622279C1 RU 2622279 C1 RU2622279 C1 RU 2622279C1 RU 2016119464 A RU2016119464 A RU 2016119464A RU 2016119464 A RU2016119464 A RU 2016119464A RU 2622279 C1 RU2622279 C1 RU 2622279C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protection device
- soil
- wall
- protection
- buildings
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
- E02D31/08—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution against transmission of vibrations or movements in the foundation soil
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области строительства, в частности к защите зданий, сооружений от динамических воздействий в грунте различного происхождения - сейсмического, техногенного (возникающего от движения транспорта, эксплуатируемого промышленного оборудования, работы строительных машин - копров, кранов, буровых установок и т.п.), а также вызванных различными чрезвычайными ситуациями, сопровождающимися взрывами.The group of inventions relates to the field of construction, in particular to the protection of buildings and structures from dynamic effects in the soil of various origins - seismic, man-made (arising from traffic, industrial equipment in use, the operation of construction machines - pile drivers, cranes, drilling rigs, etc. ), as well as caused by various emergencies, accompanied by explosions.
Известен экран для защиты зданий, сооружений от сейсмических воздействий, который включает расположенную вокруг здания, сооружения погруженную в грунт оболочку, выполненную из соединенных концевыми участками и обращенных выпуклостями навстречу колебаниям железобетонных секций, причем для повышения эффективности процесса гашения сейсмических колебаний каждая секция оболочки выполнена Л-образной формы, при этом масса грунта, заключенная внутри оболочки, равна массе здания, сооружения железобетонных секций (см. пат. РФ №2006553, E02D 27/34, опубл. 30.01.1994).A screen for protecting buildings and structures from seismic effects is known, which includes a shell located around the building, the structure is immersed in the ground, made of connected end sections and convex towards vibrations of reinforced concrete sections, and each section of the shell is made L to increase the efficiency of the process of damping seismic vibrations shaped, with the mass of soil enclosed inside the shell equal to the mass of the building, the construction of reinforced concrete sections (see US Pat. RF No. 20046553, E02D 27/34, opu Bl. 30.01.1994).
Недостатком известного устройства являются технологические трудности, возникающие при его реализации в условиях наличия в верхней толще геологического разреза слоев водонасыщенных слабых и неоднородных техногенных грунтов. В этих условиях трудно обеспечить сплошность конструкций, бетонируемых в грунте на глубину 3,3 м с толщиной стенок 0,2 м, а также монолитность соединения концевых участков устройства. В период эксплуатации будут возникать просадки, в том числе вызванные суффозными процессами и разрушениями структуры грунта, прилегающего к элементам устройства, при распространении в нем динамического возмущения. В этой связи необходимо проводить постоянный ремонт, который на практике своевременно осуществлять не всегда возможно. При этом в случае необходимости проведения строительных работ по прокладке и ремонту инженерных сетей, дорог и т.п. вблизи здания целостность устройства будет однозначно нарушена, а восстановить его работоспособность в заданных параметрах будет достаточно сложно.A disadvantage of the known device is the technological difficulties that arise when it is implemented in the presence of layers of water-saturated, weak and heterogeneous technogenic soils in the upper thickness of the geological section. Under these conditions, it is difficult to ensure the continuity of structures concreted in the soil to a depth of 3.3 m with a wall thickness of 0.2 m, as well as the monolithic connection of the end sections of the device. During operation, subsidence will occur, including those caused by suffusion processes and destruction of the soil structure adjacent to the elements of the device during the propagation of dynamic disturbances in it. In this regard, it is necessary to carry out constant repairs, which in practice, timely implementation is not always possible. Moreover, if it is necessary to carry out construction work on laying and repairing engineering networks, roads, etc. near the building, the integrity of the device will be unambiguously violated, and it will be quite difficult to restore its operability in the given parameters.
Известен экран для защиты фундаментов зданий, сооружений от воздействия колебаний грунта (см. Авт. свид. СССР №601355, МПК E02D 27/34, опубл. 05.04.1978), включающий размещение в образованной на расстоянии от здания, сооружения по его периметру траншее поглощающего материала, при этом траншея выполнена в поперечном сечении трапецеидальной формы.A screen is known for protecting the foundations of buildings and structures from the effects of soil vibrations (see Auth. St. USSR No. 601355, IPC E02D 27/34, publ. 04/05/1978), including placement in a trench formed at a distance from the building, along its perimeter absorbing material, while the trench is made in a cross section of a trapezoidal shape.
Недостатком экрана является его ограниченная работоспособность после распространения динамического воздействия в грунте, которое приведет к уплотнению и потере эксплуатационных свойств поглощающего материала. Кроме того, при возведении таких экранов в геологических разрезах, верхнюю толщу которых слагают слабые водонасыщенные грунты, произойдет перемешивание указанного материала породой и вытеснение его в стенки траншеи. В таких условиях необходимо проводить постоянный ремонт устройства, что является трудноосуществимой задачей и потребует заново повторить полный технологический цикл по его возведению.The disadvantage of the screen is its limited performance after the propagation of dynamic effects in the soil, which will lead to compaction and loss of operational properties of the absorbing material. In addition, when erecting such screens in geological sections, the upper stratum of which is composed of weak water-saturated soils, this material will be mixed by the rock and displaced into the walls of the trench. In such conditions, it is necessary to carry out permanent repair of the device, which is a difficult task and will require anew to repeat the full technological cycle for its construction.
Известна водозаборная скважина (Патент РФ №2164988, МПК E03B 3/12, опубл. 10.04.2001), содержащая обсадную, фильтровую и водоподъемную колонны труб, отстойник фильтровой колонны труб и погружной насос, кондукторную и промежуточную колонны труб, амортизирующее устройство в виде концентрично расположенных обсадных и промежуточных колонн труб с радиально размещенными по их периметру дроссельными элементами, межтрубные пространства которых заполнены демпфирующей жидкостью, а между фильтровой и водоподъемной колоннами труб установлена труба из эластичного материала, на уровнях верхней и нижней отметок фильтрующей поверхности фильтровой колонны труб установлены кольцевые заглушки так, что соответственно нижний торец промежуточной колонны труб соединен с обсадной и фильтровой колоннами труб, а нижний торец обсадной колонны труб соединен с фильтровой колонной труб, причем между верхней и нижней кольцевыми заглушками обсадная труба выполнена перфорированной и кольцевое пространство заполнено гранулированным фильтрующим материалом, дроссельные элементы установлены по всей высоте промежуточной колонны труб, а отстойник фильтровой колонны труб снабжен направляющим фонарем в виде усеченного конуса.A well-known water well (RF Patent No. 2164988, IPC E03B 3/12, publ. 04/10/2001) containing a casing, filter and water pipe string, a sump filter pipe string and a submersible pump, a conductor and intermediate pipe string, a shock absorber in the form of concentric located casing and intermediate pipe strings with throttling elements radially arranged around their perimeter, the annular spaces of which are filled with damping fluid, and an elast pipe is installed between the filter and water lifting pipe strings Of the material, at the levels of the upper and lower marks of the filtering surface of the pipe string, annular plugs are installed so that, respectively, the lower end of the intermediate pipe string is connected to the casing and filter pipes, and the lower end of the pipe casing is connected to the filter pipe, between the upper and the lower annular plugs the casing is perforated and the annular space is filled with granular filter material, the throttle elements are installed along the entire height intermediate pipe string, and the sump of the filter pipe string is equipped with a guide lamp in the form of a truncated cone.
Недостатком известного устройства является то, что эффект гашения интенсивности динамического воздействия, достигаемый за счет принудительного проталкивания демпферной жидкости через дроссельные элементы, применяется ограниченно и направлен на сохранение водоподъемных труб, что делает невозможным его применение для защиты конструкций фундаментов зданий и сооружений.A disadvantage of the known device is that the effect of damping the intensity of the dynamic effect, achieved by forcing the damper fluid through the throttle elements, is limited and is aimed at preserving the water pipes, which makes it impossible to use to protect the structures of the foundations of buildings and structures.
Задача, решаемая заявляемой группой изобретений, заключается в повышении эффективности защиты фундаментов зданий, сооружений от динамических воздействий в грунте различного происхождения. Кроме того, решается задача повышения надежности работоспособности устройства для защиты фундаментов зданий, сооружений от динамических воздействий в грунте (далее по тексту «устройство защиты») в условиях многократно повторяющихся воздействий различной интенсивности без проведения ремонта устройства защиты.The problem solved by the claimed group of inventions is to increase the efficiency of protection of the foundations of buildings, structures from dynamic effects in the soil of various origin. In addition, the problem of improving the reliability of the device to protect the foundations of buildings and structures from dynamic effects in the ground (hereinafter referred to as the "protection device") under conditions of repeatedly repeated influences of various intensities without repairing the protection device is being solved.
Технический результат - повышение эффективности защиты зданий, сооружений от динамических воздействий за счет установки в грунте системы устройств защиты, снижающих интенсивность воздействий. Это достигается за счет применения в устройстве защиты эффекта демпфирования, реализуемого при принудительном проталкивании демпфирующей жидкости через систему дроссельных элементов.The technical result is an increase in the efficiency of protection of buildings and structures from dynamic influences due to the installation of protective devices in the ground that reduce the intensity of the impacts. This is achieved through the use of a damping effect in the protection device, which is realized by forcibly pushing the damping fluid through a system of throttle elements.
Способ защиты фундаментов зданий, сооружений от динамических воздействий в грунте, включающий выполнение на расстоянии от здания, сооружения вдоль его конструктивных элементов, подвергающихся динамическим воздействиям, траншеи бурением скважин шнеком без извлечения грунта на поверхность, при этом диаметр и глубину скважин принимают соответственно равными длине и ширине устройства защиты и шаг бурения назначают из условия, чтобы на одно устройство защиты в плановом положении приходилось не менее двух скважин разрыхленного грунта, затем в образованную траншею с разрыхленным грунтом погружают устройство защиты посредством вибропогружателя, жестко установленного на элементе крепления устройства защиты, выполненном в виде стальной пластины и жестко соединенном с верхним торцом устройства защиты, на всю глубину скважины таким образом, чтобы наружная стенка устройства защиты с продольными окнами была расположена со стороны источника динамического воздействия в грунте, при этом каждое последующее устройство защиты на поверхности грунта предварительно соединяют с уже погруженным в грунт устройством защиты посредством соединения соответствующих вертикальных замковых элементов Т- и Ω-образной формы, установленных на боковых наружных стенках устройства защиты, смежных со стенкой с продольными окнами, после погружения всех устройств защиты их соединяют между собой через муфты с вентилями, расположенными под верхней заглушкой на наружной стенке устройства защиты, гидравлическими шлангами, причем два крайних устройства защиты соединяют с внешней емкостью, содержащей демпфирующую жидкость, затем полости каждого погруженного устройства защиты последовательно заполняют демпферной жидкостью через трубопроводы, установленные на их верхних заглушках.A method of protecting the foundations of buildings and structures from dynamic effects in the soil, including performing at a distance from the building, structures along its structural elements exposed to dynamic effects, trenches by drilling wells with a screw without removing soil to the surface, while the diameter and depth of the wells are taken equal to the length and the width of the protection device and the drilling step are prescribed so that at least two wells of loosened soil fall on one protection device in a planned position, Then, in the formed trench with loosened soil, the protection device is immersed by means of a vibratory driver rigidly mounted on the fastening element of the protection device, made in the form of a steel plate and rigidly connected to the upper end of the protection device, to the entire depth of the well so that the outer wall of the protection device with longitudinal windows was located on the side of the source of dynamic impact in the soil, with each subsequent protective device on the surface of the soil previously connected to a protective device immersed in the ground by connecting the corresponding vertical locking elements of a T- and Ω-shape installed on the side outer walls of the protection device adjacent to the wall with longitudinal windows, after immersion of all protection devices, they are interconnected via couplings with valves located under the upper plug on the outer wall of the protection device, hydraulic hoses, and the two extreme protection devices are connected to an external container containing damping fluid, then strips Each immersed safety device is successively filled with damper fluid through pipelines installed on their upper plugs.
Устройство для защиты фундаментов зданий, сооружений от динамических воздействий в грунте, выполненное в форме параллелепипеда и содержащее элемент крепления для зажима вибропогружателя, выполненный в виде стальной пластины и жестко соединенный с верхним торцом устройства защиты, съемную крышку, под которой расположены две одинаковые герметичные полости, ограниченные верхней и нижней заглушками и разделенные внутренней стенкой, при этом герметичные полости заполнены демпфирующей жидкостью, на верхней заглушке установлены трубопроводы подачи и обратного перелива демпфирующей жидкости, а под верхней заглушкой на наружной стенке устройства защиты симметрично расположены муфты с вентилями для присоединения гидравлических шлангов, причем на внутренней стенке, разделяющей герметичные полости, установлены дроссельные элементы с равным шагом, одна наружная стенка устройства защиты выполнена с продольными окнами прямоугольной формы, расположенными с равным шагом между верхней и нижней заглушками, при этом к продольным окнам присоединены мембраны, а на боковых наружных стенках устройства защиты, смежных со стенкой с продольными окнами, установлены вертикальные замковые элементы Т- или Ω-образной формы, расположенные между верхней и нижней заглушками.A device for protecting the foundations of buildings and structures from dynamic effects in the soil, made in the form of a parallelepiped and containing a fastening element for clamping the vibrator, made in the form of a steel plate and rigidly connected to the upper end of the protection device, a removable cover under which there are two identical airtight cavities, limited by upper and lower plugs and separated by an inner wall, while the sealed cavities are filled with damping fluid, pipelines are installed on the upper plug couplings with valves for connecting hydraulic hoses are located symmetrically under the upper plug on the outer wall of the protection device, and throttling elements are installed on the inner wall separating the airtight cavities with equal pitch, one outer wall of the protection device is made with longitudinal windows of rectangular shape, located with equal pitch between the upper and lower plugs, while membranes are attached to the longitudinal windows, and on the side On the walls of the protection device adjacent to the wall with longitudinal windows, there are installed vertical locking elements of a T- or Ω-shape, located between the upper and lower caps.
К продольным окнам устройства защиты присоединены мембраны с помощью болтов через Z-образные стальные накладки и герметизирующие прокладки.Membranes are attached to the longitudinal windows of the protection device by means of bolts through Z-shaped steel plates and sealing gaskets.
Нижний торец устройства защиты, расположенный под нижней заглушкой, может быть выполнен в виде правильной треугольной призмы. Сущность группы изобретений поясняется чертежами, где:The bottom end of the protection device located under the bottom plug can be made in the form of a regular triangular prism. The essence of the group of inventions is illustrated by drawings, where:
- на Фиг. 1 схематично изображено устройство защиты;- in FIG. 1 schematically shows a protection device;
- на Фиг. 2 схематично изображен вид сверху здания и устройств защиты;- in FIG. 2 schematically shows a top view of a building and protection devices;
- на Фиг. 3 схематично изображен вид устройств защиты, соединенных между собой и с емкостью, содержащей демпфирующую жидкость, по продольному разрезу Б-Б;- in FIG. 3 schematically shows a view of protection devices connected to each other and to a container containing damping liquid, along a longitudinal section B-B;
- на Фиг. 4 схематично изображен продольный разрез В-В устройства защиты;- in FIG. 4 schematically shows a longitudinal section BB of a protection device;
- на Фиг. 5 схематично изображен узел А, иллюстрирующий способ присоединения мембран к продольным окнам в наружной стенке устройства защиты (Фиг. 1);- in FIG. 5 is a schematic view of assembly A illustrating a method for attaching membranes to longitudinal windows in an outer wall of a protection device (FIG. 1);
- на фиг. 6 схематично изображен узел Г и вид Д, иллюстрирующие общий вид дроссельного элемента на внутренней стенке устройства защиты.- in FIG. 6 schematically shows the assembly G and view D, illustrating the general view of the throttle element on the inner wall of the protection device.
Способ защиты фундаментов зданий, сооружений от динамических воздействий в грунте включает выполнение на расстоянии от здания, сооружения вдоль его конструктивных элементов, подвергающихся динамическим воздействиям, траншеи бурением скважин шнеком без извлечения грунта на поверхность, при этом диаметр и глубину скважин принимают соответственно равными длине и ширине устройства защиты и шаг бурения назначают из условия, чтобы на одно устройство защиты в плановом положении приходилось не менее двух скважин разрыхленного грунта, затем в образованную траншею с разрыхленным грунтом погружают устройство защиты посредством вибропогружателя, жестко установленного на элементе крепления 1 устройства защиты, выполненном в виде стальной пластины и жестко соединенном с верхним торцом устройства защиты.A method of protecting the foundations of buildings and structures from dynamic effects in the soil includes performing at a distance from the building, structures along its structural elements exposed to dynamic effects, trenches by drilling wells with a screw without removing soil to the surface, while the diameter and depth of the wells are taken equal to the length and width, respectively protection devices and the drilling step are prescribed so that at least two wells of loosened soil fall on one protection device in a planned position, then in the formed trench with loosened soil, the protection device is immersed by means of a vibration absorber rigidly mounted on the
Устройство защиты погружают на всю глубину скважины таким образом, чтобы наружная стенка 2 устройства защиты с продольными окнами 3 была расположена со стороны источника динамического воздействия в грунте, при этом каждое последующее устройство защиты на поверхности грунта предварительно соединяют с уже погруженным в грунт устройством защиты посредством соединения соответствующих вертикальных замковых элементов 4 Т- и Ω-образной формы, установленных на боковых наружных стенках 5, смежных со стенкой 2 с продольными окнами 3. После погружения всех устройств защиты их соединяют между собой через муфты с вентилями 6, расположенными под верхней заглушкой 7 на наружной стенке устройства защиты, гидравлическими шлангами 8, причем два крайних устройства защиты соединяют с внешней емкостью 9, содержащей демпфирующую жидкость. Затем полости каждого погруженного устройства защиты последовательно заполняют демпферной жидкостью 10 через трубопроводы подачи 11, установленные на их верхних заглушках 7.The protection device is immersed to the entire depth of the well so that the
Способ реализуется при помощи устройства защиты, выполненного в форме параллелепипеда, содержащего элемент крепления 1 для зажима вибропогружателя, выполненный в виде стальной пластины толщиной предпочтительно 20 мм и жестко соединенный с верхним торцом устройства защиты. При этом элемент крепления 1 крепится к сплошной наружной стенке 12 устройства защиты. Таким образом, обеспечивают жесткость конструкции и сохранность узлов устройства защиты при его вибрационном погружении в грунт. Верхний торец устройства защиты оснащен съемной крышкой 13, под которой расположены две одинаковые герметичные полости, ограниченные верхней 7 и нижней 14 заглушками и разделенные внутренней стенкой 15. Герметичные полости заполнены демпфирующей жидкостью 10, в качестве которой может быть использован глицерин. Глицерин обладает достаточной вязкостью, не вызывает коррозию стенок, а в случае его протечек, вызванных нарушением герметичности устройства защиты в грунте, не вызовет загрязнения грунтовых вод. На верхней заглушке 7 установлены трубопроводы подачи 11 и обратного перелива 16 демпфирующей жидкости 10. Под верхней заглушкой 7 на наружной стенке 2 устройства защиты симметрично расположены муфты с вентилями 6 для присоединения гидравлических шлангов 8. На внутренней стенке 15, разделяющей герметичные полости, установлены дроссельные элементы 17 с равным шагом. Наружная стенка 2 устройства защиты со стороны распространения в грунте динамического воздействия выполнена с продольными окнами 3 прямоугольной формы, расположенными с равным шагом между верхней 7 и нижней 14 заглушками. К продольным окнам 3 присоединены мембраны 18, которые могут быть выполнены из наномодифицированного полимерного материала, например капролон наномодифицированный (КНМ) и т.п. Мембраны 18 присоединены к продольным окнам 3 с помощью болтов 19 через Z-образные стальные накладки 20 и герметизирующие прокладки 21. Для этого в заводских условиях в соответствующих местах на наружной стенке 2 выполняют резьбовые гнезда предпочтительно с шагом 150 мм, в которые через Z-образные стальные накладки 20 ввинчивают болты 19. На боковых наружных стенках 5 устройства защиты, смежных со стенкой 2 с продольными окнами 3, установлены вертикальные замковые элементы 4 Т- или Ω- образной формы, расположенные между верхней 7 и нижней 14 заглушками.The method is implemented using a protection device made in the form of a parallelepiped containing a
Размер продольных окон прямоугольной формы 3 на наружной стенке 2 устройства защиты назначают, основываясь на следующих требованиях:The size of the longitudinal windows of a
- обеспечение прочности и жесткости устройства защиты при его вибрационном погружении в траншеи с разрыхленным грунтом, таким образом обеспечивают герметичность его полостей, содержащих демпферную жидкость 10;- ensuring the strength and rigidity of the protection device during its vibrational immersion in trenches with loosened soil, thus ensuring the tightness of its cavities containing damping
- продольные окна 3 должны быть достаточного размера для обеспечения прогиба мембраны 18 в направлении динамического воздействия к внутренней стенке 15, на которой установлены дроссельные элементы 17.- the
С учетом вышеизложенных требований целесообразно выполнять три продольных окна 3 длиной 3300-3500 мм и шириной 300 мм.Given the above requirements, it is advisable to carry out three
Нижний торец устройства защиты, расположенный под нижней заглушкой 14, может быть выполнен в виде правильной треугольной призмы 22. Треугольная призма 22 служит для облегчения погружения устройства защиты в грунт и для обеспечения вертикальности при вибрационном погружении в скважины с разрыхленным грунтом.The lower end of the protection device, located under the
Способ защиты фундаментов зданий, сооружений от динамических воздействий в грунте реализуется следующим образом.A method of protecting the foundations of buildings, structures from dynamic effects in the ground is implemented as follows.
Предварительно на расстоянии предпочтительно 10-15 м от здания, сооружения вдоль его конструктивных элементов, подвергающихся динамическим воздействиям, устраивают траншеи бурением скважин шнеком без извлечения грунта на поверхность. Диаметр и глубину скважин принимают соответственно равными длине и ширине устройства защиты. Шаг бурения назначают из условия, чтобы на одно устройство защиты в плановом положении приходилось не менее двух скважин разрыхленного грунта. Глубину погружения устройства защиты в грунт от уровня нижней заглушки 14 до муфт с вентилями 6 на наружной стенке 2 принимают равным 11-12 м. С учетом этих обстоятельства определяют конструктивные параметры устройства защиты. Назначение указанной глубины погружения устройства обусловлено следующим:Previously, at a distance of preferably 10-15 m from the building, structures along its structural elements that are subject to dynamic influences are trenched by drilling augers without extracting soil to the surface. The diameter and depth of the wells are respectively equal to the length and width of the protection device. The drilling step is prescribed so that at least two wells of loosened soil fall on one protection device in a planned position. The immersion depth of the protective device in the soil from the level of the
- обеспечение защиты конструкций фундаментов зданий и сооружений с наиболее распространенными значениями заложения их подошвы - 3-5 м;- ensuring the protection of the structures of the foundations of buildings and structures with the most common values for laying their soles - 3-5 m;
- на основании анализа опыта работ по возведению в грунте ограждающих конструкций известно, что с учетом применения современных вибропогружателей на глубину 11-12 м возможно погрузить устройство защиты без нарушения жесткости его конструктивных элементов и таким образом обеспечить надежную герметичность его полостей.- based on an analysis of the experience in erecting building envelopes in soil, it is known that, taking into account the use of modern vibration dampers to a depth of 11-12 m, it is possible to immerse the protection device without violating the rigidity of its structural elements and thus ensure reliable tightness of its cavities.
Затем в образованную траншею с разрыхленным грунтом погружают устройство защиты посредством вибропогружателя, жестко установленного на элементе крепления 1 устройства защиты, на всю глубину скважины таким образом, чтобы наружная стенка 2 устройства защиты с продольными окнами 3 была расположена со стороны источника динамического воздействия в грунте (по направлению, обозначенному стрелками на фиг. 2 и 4). Вибрационное погружение устройства защиты в траншею с разрыхленным грунтом позволяет на период производства работ снизить уровень колебаний конструкций существующих фундаментов до значений, допускаемых действующими нормативными документами. При этом каждое устройство защиты на поверхности грунта предварительно соединяют с уже погруженным в грунт устройством защиты посредством соединения соответствующих вертикальных замковых элементов Т- и Ω- образной формы 4, установленных на боковых наружных стенках устройства 5, смежных со стенкой 2 с продольными окнами 3. После погружения всех устройств их соединяют между собой через муфты с вентилями 6, расположенными под верхней заглушкой 7 (фиг. 3) на наружной стенке устройства защиты, гидравлическими шлангами 8, причем два крайних устройства защиты соединяют с внешней емкостью 9, содержащей демпфирующую жидкость 10. Затем полости каждого погруженного устройства защиты последовательно заполняют демпферной жидкостью через трубопроводы подачи 11, установленные на их верхних заглушках 7. В результате все устройства защиты объединяют с внешней емкостью 9 в единую гидравлическую систему. Внешняя емкость 9 обеспечивает необходимое гидростатическое давление в герметичных полостях устройства защиты, необходимое для осуществления перетока демпферной жидкости 10 между ними.Then, in the formed trench with loosened soil, the protection device is immersed by means of a vibrator, rigidly mounted on the
В условиях действия динамических нагрузок в грунте по направлению, обозначенному стрелками на фиг. 2, 4, мембраны 18, установленные в продольных окнах 3 наружной стенки 2, упруго деформируются в этом же направлении. Деформации мембран 18 создают гидростатическое давление и проталкивают демпфирующую жидкость 10 между герметичными полостями устройства защиты через каналы дроссельных элементов 17, установленных на внутренней стенке 15 устройства защиты. После прохождения фронта динамического воздействия происходит обратный переток демпфирующей жидкости 10 через трубопроводы ее обратного перелива 16. Для осуществления указанного эффекта за счет проталкивания демпфирующей жидкости 10 через дроссельные элементы 17 необходимо, чтобы в ней поддерживалось дополнительное гидростатическое давление, которое создается за счет веса столба демпферной жидкости, находящегося во внешней емкости 9.Under the action of dynamic loads in the soil in the direction indicated by the arrows in FIG. 2, 4,
Для более эффективного поглощения динамических колебаний систему устройств защиты можно размещать по всему периметру здания или сооружения.To more effectively absorb dynamic vibrations, a system of protective devices can be placed around the perimeter of a building or structure.
Физический принцип снижения уровня динамического воздействия в предлагаемой группе изобретений сходен с процессами, происходящими в амортизаторах с гидравлическими демпферами, используемыми в различных технических системах.The physical principle of reducing the level of dynamic effects in the proposed group of inventions is similar to the processes occurring in shock absorbers with hydraulic dampers used in various technical systems.
Напряженное состояние в жидкости, создаваемое внешними силами (массовыми и поверхностными), характеризуются величиной давления P. Особенностью амортизатора с гидравлическими демпферами является то, что он предназначен для создания определенной внешней силы за счет давления, возникающего при вытеснении жидкости через систему дроссельных элементов. На частицы движущейся жидкости, кроме сил тяжести, инерции и нормальных поверхностных сил (избыточное давление воздуха), действуют и касательные поверхностные силы, обусловленные вязкостью жидкости и ее трением о стенки каналов.The stress state in a fluid created by external forces (mass and surface) is characterized by the pressure P. The feature of the shock absorber with hydraulic dampers is that it is designed to create a certain external force due to the pressure that occurs when the fluid is displaced through a system of throttle elements. Particles of a moving fluid, in addition to gravity, inertia, and normal surface forces (excess air pressure), are also affected by tangential surface forces due to the viscosity of the fluid and its friction against the channel walls.
В условиях, когда техническая система испытывает ударные нагрузки (например, при посадке и движении самолета по аэродрому), часть энергии удара затрачивается на сжатие вязкой жидкости и аккумулируется в ней в форме потенциальной энергии, другая часть затрачивается на сообщение кинетической энергии вязкой жидкости, проталкиваемой через малые отверстия гидравлических демпферов в поршне из одной полости цилиндра в другую. Энергия, затрачиваемая на преодоление гидравлического сопротивления и нагрев, превращается в тепло и рассеивается в окружающую среду.Under conditions when the technical system experiences shock loads (for example, when landing and moving the aircraft along the airfield), part of the impact energy is spent on compressing the viscous fluid and accumulated in it in the form of potential energy, another part is spent on conveying the kinetic energy of the viscous fluid pushed through small holes of hydraulic dampers in the piston from one cavity of the cylinder to another. The energy spent on overcoming hydraulic resistance and heating is converted into heat and dissipated into the environment.
Эффективность амортизационного устройства определяется перепадом давлений в дроссельных элементах ΔP и зависит от потерь на трение жидкости в них и на гидравлический удар в местах изменения скорости течения жидкости. Перепад давлений и сила сопротивления амортизирующего устройства Pa при течении жидкости в демпферном элементе (трубке диаметром d и длиной 1) равны:The effectiveness of the shock-absorbing device is determined by the pressure drop in the throttle elements ΔP and depends on the losses due to friction of the fluid in them and on the hydraulic shock in the places where the fluid velocity changes. The pressure drop and the resistance force of the shock-absorbing device P a when the fluid flows in the damper element (tube with a diameter of d and a length of 1) are equal to:
где λ - коэффициент трения; ρ - плотность жидкости, кг/м3; F - площадь поверхности промежуточной трубы, м2, V - скорость перетекания жидкости через дроссельные элементы, м/с.where λ is the coefficient of friction; ρ is the density of the liquid, kg / m 3 ; F is the surface area of the intermediate pipe, m 2 , V is the fluid flow rate through the throttle elements, m / s.
На основе анализа представленного выражения и результатов численных экспериментов, выполненных авторами, можно заключить, что на изменение силы Pa в большей мере влияют изменения диаметра демпфера d, чем его длины 1 (примерно в 10-12 раз). При снижении длины 1 (до величин порядка d) достигается стабильность при эксплуатации устройства, устраняется отрицательное влияние инерционности демпферной жидкости на поглощение энергии динамического возмущения, обеспечивается снижение затрат при его изготовлении.Based on analysis results represented by numerical expression and experiments performed by the authors, we can conclude that the change in power P a largely influenced by changes in the diameter d of the damper than its length 1 (approximately 10-12 times). By reducing the length 1 (to values of the order of d), stability is achieved during operation of the device, the negative influence of the inertia of the damper fluid on the absorption of energy of the dynamic disturbance is eliminated, and cost is reduced during its manufacture.
В этой связи форму дроссельного элемента следует принимать цилиндрической, сглаженной на концах, с длиной, равной толщине стенки промежуточной трубы. Минимальную площадь отверстия необходимо задавать исходя из обеспечения условий максимального энергопоглощения динамического воздействия, наблюдаемого при выполнении условия:In this regard, the shape of the throttle element should be cylindrical, smoothed at the ends, with a length equal to the wall thickness of the intermediate pipe. The minimum area of the hole must be set on the basis of ensuring the conditions of maximum energy absorption of the dynamic effect observed when the condition is met:
где Re - безразмерная величина, ρг - гидравлический радиус (для круглого отверстия равен половине действительного радиуса), м; υ - кинематическая вязкость демпферной жидкости, м2/с.where Re is a dimensionless quantity, ρ g is the hydraulic radius (for a round hole is equal to half the actual radius), m; υ is the kinematic viscosity of the damper fluid, m 2 / s.
В этой связи при использовании в качестве демпферной жидкости глицерина, минимальный радиус отверстий дроссельного элемента следует принимать 3 мм при суммарной площади 5% от площади поверхности внутренней стенки.In this regard, when glycerol is used as a damper fluid, the minimum radius of the holes of the throttle element should be taken 3 mm with a total area of 5% of the surface area of the inner wall.
С помощью заявляемой группы изобретений увеличивается эффективность защиты фундаментов зданий, сооружений от динамических воздействий в грунте различного происхождения за счет снижения их интенсивности, достигаемого путем принудительного перетока вязкой жидкости через дроссельные элементы из одной полости устройства защиты в другую, а стабильная работа системы демпфирования обеспечивается надежной герметизацией полостей. Кроме этого, реализация способа защиты и устройства защиты для его осуществления является экологически безопасной, как на период строительных работ, так и на период эксплуатации зданий, сооружений. При этом после прекращения динамического воздействия для возобновления работоспособности устройства защиты его не требуется извлекать из грунта. В случае возникновения потребности в проведении ремонта системы устройств защиты достаточно извлечь из грунта дефектное устройство защиты, предварительно отсоединив гидравлические шланги, а после проведения необходимых восстановительных работ его погрузить на прежнее место.With the help of the claimed group of inventions, the effectiveness of protecting the foundations of buildings and structures against dynamic effects in the soil of various origins is increased by reducing their intensity, achieved by forced flow of viscous fluid through the throttle elements from one cavity of the protection device to another, and the stable operation of the damping system is ensured by reliable sealing cavities. In addition, the implementation of the protection method and the protection device for its implementation is environmentally friendly, both for the period of construction work, and for the period of operation of buildings, structures. In this case, after the termination of the dynamic impact to resume the operation of the protection device, it does not need to be removed from the ground. If there is a need to repair the protection device system, it is enough to remove the defective protection device from the ground, having previously disconnected the hydraulic hoses, and after carrying out the necessary restoration work, load it back to its original place.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119464A RU2622279C1 (en) | 2016-05-19 | 2016-05-19 | Method for protecting foundations of buildings and structures against dynamic effects in soil and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119464A RU2622279C1 (en) | 2016-05-19 | 2016-05-19 | Method for protecting foundations of buildings and structures against dynamic effects in soil and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2622279C1 true RU2622279C1 (en) | 2017-06-13 |
Family
ID=59068369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016119464A RU2622279C1 (en) | 2016-05-19 | 2016-05-19 | Method for protecting foundations of buildings and structures against dynamic effects in soil and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2622279C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113605268A (en) * | 2021-08-17 | 2021-11-05 | 张静 | Dust fall noise insulation device for road construction |
RU2793482C1 (en) * | 2022-09-29 | 2023-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Энергозапас" | Method of protection of high-rise structures from seismic effects |
WO2024072254A1 (en) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Энергозапас" | Method for protecting tall structures against seismic effects |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU601355A1 (en) * | 1976-06-03 | 1978-04-05 | Новосибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства | Screen for protecting foundations of buildings, structures against effect of soil vibration |
SU817150A1 (en) * | 1979-05-03 | 1981-03-30 | Новосибирский Филиал Всесоюзногонаучно-Исследовательского Институтатранспортного Строительства | Screens for protecting foundations of buildings and structures from action of osckcations |
US5173012A (en) * | 1989-07-15 | 1992-12-22 | Clouth Gummiwerke Aktiengesellschaft | Ground-borne noise and vibration damping |
RU52415U1 (en) * | 2005-06-15 | 2006-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Фундамент" | SCREEN TO PROTECT BUILDINGS AND STRUCTURES FROM VIBRATIONS |
RU2298614C1 (en) * | 2006-02-21 | 2007-05-10 | Александр Степанович Алешин | Method for building or building structure protection against vibration |
-
2016
- 2016-05-19 RU RU2016119464A patent/RU2622279C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU601355A1 (en) * | 1976-06-03 | 1978-04-05 | Новосибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства | Screen for protecting foundations of buildings, structures against effect of soil vibration |
SU817150A1 (en) * | 1979-05-03 | 1981-03-30 | Новосибирский Филиал Всесоюзногонаучно-Исследовательского Институтатранспортного Строительства | Screens for protecting foundations of buildings and structures from action of osckcations |
US5173012A (en) * | 1989-07-15 | 1992-12-22 | Clouth Gummiwerke Aktiengesellschaft | Ground-borne noise and vibration damping |
RU52415U1 (en) * | 2005-06-15 | 2006-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Фундамент" | SCREEN TO PROTECT BUILDINGS AND STRUCTURES FROM VIBRATIONS |
RU2298614C1 (en) * | 2006-02-21 | 2007-05-10 | Александр Степанович Алешин | Method for building or building structure protection against vibration |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113605268A (en) * | 2021-08-17 | 2021-11-05 | 张静 | Dust fall noise insulation device for road construction |
CN113605268B (en) * | 2021-08-17 | 2024-04-02 | 张静 | Noise isolation device for road construction |
RU2793482C1 (en) * | 2022-09-29 | 2023-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Энергозапас" | Method of protection of high-rise structures from seismic effects |
WO2024072254A1 (en) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Энергозапас" | Method for protecting tall structures against seismic effects |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105155569A (en) | Construction device and method for offshore wind turbine foundation with piling performed later | |
CN106320333B (en) | Combined drainage type water filling pile device and construction method | |
RU2622279C1 (en) | Method for protecting foundations of buildings and structures against dynamic effects in soil and device for its implementation | |
CN110952533A (en) | Underwater anti-slip bored pile foundation and construction method thereof | |
CN106609509A (en) | Self-balancing foundation pit enclosure structure and construction method thereof | |
CN102808407B (en) | Construction method of soft-foundation reinforced concrete cast-in-place pile | |
Clemente et al. | Seismic isolation in existing complex structures | |
Guo et al. | Numerical analyses of a prefabricated retaining system for foundation pits in silt soils | |
Lee et al. | Effect of spudcan shape on mitigating punch-through in sand-over-clay | |
CN108118689B (en) | Prefabricated underground diaphragm wall capable of being partially recycled, lifting appliance and construction method | |
CN211646415U (en) | Prefabricated enclosure structure for narrow deep foundation pit | |
KR20120120219A (en) | Method for the production, driving-in and injection of underwater piles | |
Verstov et al. | The technology of protecting objects of transport infrastructure from dynamic impacts in the ground | |
CN108221955B (en) | Prefabricated underground diaphragm wall capable of being recycled integrally, lifting appliance and construction method | |
JP6277755B2 (en) | Ground improvement method and ground improvement system | |
CN108221954B (en) | Easy-to-detach prefabricated underground diaphragm wall, lifting appliance and construction method | |
CN214363441U (en) | Manual hole digging pile for karst area | |
CN210141128U (en) | Test device for simulating pipe curtain underground excavation | |
CN106192991A (en) | A kind of construction method of underground continuous wall under low-headroom condition | |
RU2368731C2 (en) | Method for depth compaction of soil and device for its realisation | |
CN105544596B (en) | Assembling type open caisson protective casing for deep foundation pit field tower crane foundation construction | |
CN115748693B (en) | Prefabricated square pile with anti-seismic and anti-cracking effects | |
CN217053727U (en) | Water conservancy construction trenching machine construction platform | |
CN219157783U (en) | Foundation pit damping supporting structure | |
RU2457292C2 (en) | Earthquake-proof pile |